JPH0439674B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の目的） この発明は電子複写機等の定着用熱ローラーに
関するもので、トナー印像の用紙等担体への定着
性を向上し、また、ヒートアツプまでの所要時間
を短縮できる手段を提供するのがその目的であ
る。 電子複写機等の電子写真器材においては、第１
図に示すように、ヒーターを内蔵する中空筒状の
芯金１に接着剤層２を介してローラー表層３を形
成した熱ローラー４に圧力ローラー５を圧接し、
それらを回転させつつトナー印像６を有する用紙
等の担体７をそれらのローラー間に通過させ、ヒ
ーター８を熱源とする与熱によつて印像を定着さ
せる熱定着が通常行われる。そして、このような
熱ローラー４および圧力ローラー５を組とする定
着ローラーによる熱定着においては、定着性が良
好で印像が剥離し難いことが本質的に必要であ
り、また、器材使用の面からみて明瞭な印像を得
る複写作業が開始できるまでの所要時間であるい
わゆるヒートアツプ時間はできるだけ短いことが
望ましい。 熱ローラー４および圧力ローラー５のローラー
表層３としては、ローラー面にトナーを残留させ
ないため非粘着材が用いられるが、適当な非粘着
性と弾性を保持させるため、一般に熱ローラー４
のローラー表層３にはシリコーンゴムやテトラフ
ルオロエチレンとパーフルオロアルキルオロビニ
ルエーテルの共重合体（PFA）、ポリテトラフル
オロエチレン（PTFE）などのフツ素樹脂が、ま
た加圧ローラー５のローラー表層３にはシリコー
ンゴムが用いられる。 定着に要するトナー印像６および担体７の与熱
は熱ローラー４によつて行われるので、この与熱
の効率を改善するため、熱ローラー４の心金３の
内面に耐熱黒色塗料を塗着し、または熱ローラー
４のローラー表層３に用いられる非粘着材に金属
粉を混入するなどの工夫が従来なされてきた。前
者はヒーター８からの熱輻射に対する芯金１の受
熱効率を向上させようとするものであり、後者は
昇温した芯金１からトナーに至る熱伝導効率を向
上させようとするものであるが、前者については
芯金１の昇温に若干寄与するだけでトナー印像の
定着性にほとんど影響せず、また、後者について
は金属粉の混入により非粘着材からなるローラー
表層３の機械的強度の低下が避けられない。 一方、特開昭56−22459号公報や特開昭54−
60931号公報、特開昭59−67567号公報、特開昭56
−132365号公報などに開示されているように、抵
抗発熱体によりローラーの芯金を形成し、または
芯金上に抵抗発熱体の層を形成し、このような抵
抗発熱体を熱源としてトナー印像へ与熱すること
も提案されている。しかしながら、この提案によ
れば抵抗発熱体のキユリー温度をローラー表面の
使用温度付近に選定せざるを得ず、また発熱体の
昇温に伴う抵抗値の増加、電流減少のため発熱量
が低下し、その結果所定温度までの立上がり時間
が長くなる欠点が避けられない。 この発明は、電子複写機等の定着用熱ローラー
における前記したような従来技術の不備欠点を回
避し、なお、トナー印像の定着に優秀な効果をあ
げることに成功したものである。 （発明の構成） すなわち、この発明にかかる電子複写機等の定
着用熱ローラーはヒーター８を軸設した中空筒状
の芯金１に接着剤層２を介して非粘着材からなる
ローラー表層３を形成してなる従来から最もよく
知られている熱ローラーにおいて、接着剤層２は
遠赤外線輻射性物質を分散保有してなるものであ
る。 この発明において、接着剤層２としては、心金
１上にシリコーンゴムやフツ素樹脂のような非粘
着材によるローラー表層３を形成するのに所要な
プライマーを利用することができる。すなわち、
酸化金属のような遠赤外線輻射性物質をプライマ
ーに混入したものを接着剤層２として形成するこ
とができる。この場合の酸化金属として特に酸化
ジルコニウム、酸化チタン、酸化クロームなどが
最適である。ただし、この明細書中「遠赤外線」
とは波長2.5μ以上の赤外線を指している。 すなわち換言すれば、この発明における熱ロー
ラー４は、シリコーンゴムやフツ素樹脂などの非
粘着材からなるローラー表層３とヒーター８を軸
設した芯金１との間に遠赤外線輻射性物質を含む
接着剤層２を介挿形成したものであつて、熱源の
ヒーター８により各部が均等に加熱された芯金１
の周面の全域から広い波長領域の赤外線の輻射が
ある。 さて、有機物質は一般に近赤外線の吸収能は小
さいのであるが、たとえばシリコーンゴムでは
7.94μ、9.25μ、12.5μなど、またフツ素樹脂の
PTFEでは5.52μ、5.62μなどの遠赤外線領域にお
いて特に著しい吸収能を有している。この発明に
よれば、前記したように、芯金１とローラー表層
３との間に酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化
クロームなどの遠赤外線輻射性物質を含む接着剤
層２からなる中間層が形成されている。これらの
物質の遠赤外線輻射特性を第２図ないし第４図に
示す。接着剤層２における遠赤外線輻射性物質は
芯金１の輻射の全エネルギーを受けて励振し、そ
の物質の特性にしたがつた遠赤外線を輻射する
が、ローラー表層３の非粘着材はこのような遠赤
外線に対する吸収能に優れているので、受熱効率
が高く、後述する実施例からわかるように、ロー
ラー表層３の非粘着材の選定によつては、複写操
作の開始に所要なローラー表層温度を得るまでの
ヒートアツプタイムが遠赤外線輻射性物質を接着
剤層２に含まない場合と較べて20％以上も速やか
になる。同時にローラー表層３を透過した遠赤外
線がトナーの含有樹脂に受容され、トナー粒子の
全体が直接昇温するためと思われるが、ヒートア
ツプタイムが特に短縮されないような場合でもト
ナー印像の定着性が著しく向上する。 以下、この発明の若干の実施例を対照例と比較
してその効率を説明する。 実施例 １ 芯金１はアルミニウム製で外径38mm、内径30
mm、長さ300mm。接着剤層２はプライマー（東レ
シリコーン(株)製EK1908−GY）100部に対し酸化
ジルコニウム30部を分散させたものを芯金１の表
面に塗布し、厚み10μとしたもの。ローラー表層
３はシリコーンゴム（東レシリコーン(株)製DY−
39−140）。ローラー全体の直径40mm。ヒーターラ
ンプの容量1.1KW。 実施例 ２ 芯金１はアルミニウム製で外径39.96mm、内径
31.96mm、長さ300mm。接着剤２はプライマー（ダ
イキン工業(株)製EK−1908−GY）100部に対し酸
化ジルコニウム20部を分散させたものを芯金１の
表面に塗布し、厚み5μとしたもの。ローラー表
層３はPTFE（ダイキン工業(株)製EK−4183GB）。
ローラー全体の直径40mm。ヒーターランプの容量
1.1KW。 実施例 ３ 実施例１において酸化ジルコニウムを酸化チタ
ンに置換したものに相当する。 実施例 ４ 実施例２において酸化ジルコニウムを酸化チタ
ンに置換したものに相当する。 以下は、上記した各実施例に対し、遠赤外線輻
射性物質である酸化金属をプライマーに混入しな
かつた対照例である。 対照例 １ 実施例１において酸化ジルコニウムの混入を除
いたものに相当する。 対照例 ２ 実施例２において酸化ジルコニウムの混入を除
いたものに相当する。 対照例 ３ 実施例３において酸化チタンの混入を除いたも
のに相当する。 対照例 ４ 実施例４において酸化チタンの混入を除いたも
のに相当する。 上記各実施例および各対照例にかかる熱ローラ
ー４をそれぞれ複写機に組込み、通紙試験を行つ
た。すなわち、熱ローラー４の表面温度が180℃
に達するまでに要した時間をヒートアツプ時間と
し、以後毎分30枚の速度で110枚の複写を行い、
初期の５枚と終期の５枚を検体としてトナー印像
６の定着率を判定したところ下表の結果を得た。

【表】 ただし、判定方法は荷重300ｇのコツトンで５
回印像面をこすり、マクベスの濃度計で濃度測定
を行つた。 判定結果からわかるように、対照例によるもの
に対し実施例による場合は初期においても確実に
定着率が高く、特に定常状態に達した後において
は、対照例によるものは印像の定着が不充分であ
るのに、実施例による場合はほとんど完全な定着
が行われている。 つぎに、定着ローラーのヒートアツプ特性はつ
ぎの通りである。すなわち、第５図は実施例１お
よび対照例１並びにそれらとともに使用した圧力
ローラー５（ローラー表層３はシリコーンゴムか
らなる）の表面温度の試験成績を示している。 ａおよびｂはそれぞれ実施例１および対照例１
の表面温度特性線、a′およびb′は圧力ローラー５
の表面温度特性線である。 ａおよびｂを比較すれば、ヒートアツプ時間、
すなわち通紙開始に所要である約180℃に達する
までの所要時間はａでは約１分30秒であるのに対
し、ｂでは約２分15秒であり、従つて実施例１の
ヒートアツプ時間は対照例１のヒートアツプ時間
の2/3である。そしてその場合の圧力ローラー５
の表面温度特性をみれば、熱ローラー４が実施例
１である場合のa′に対し熱ローラー４が対照例１
である場合のb′のヒートアツプ時間の遅れは、ａ
に対するｂのヒートアツプ時間の遅れと同様の遅
れがある。 第６図は実施例２および対照例２並びにそれら
とともに使用した圧力ローラー５（前記実施例１
および対照例１とともに使用した圧力ローラー５
と同一のもの）の表面温度の試験成績を示し、ｃ
およびｄはそれぞれ実施例２および対照例２の表
面温度特性線、c′およびd′はそれぞれ圧力ローラ
ーの表面温度特性線である。 すなわち、ｃ，ｄの特性線およびc′，d′の特性
線はそれぞれたがいに近似していて、立上がり特
性については、実施例２によるものが対照例２の
ものより改善されているとはいえない。すなわ
ち、熱ローラーのローラー表層３がシリコーンゴ
ムからなる場合は、熱ローラー４についても、圧
力ローラー５についても表面温度の立上がり特性
が著しく改善されるが、ローラー表層３がPTFE
の場合はほとんど改善されないことがわかる。し
かしながらここで注目すべきは、実施例２および
対照例２、すなわち熱ローラー４のローラー表層
３にPTFEを用いた場合はシリコーンゴムを用い
た場合よりも、ヒートアツプの時点において圧力
ローラー５の表面温度がかなり高く、圧力ローラ
ー５と熱ローラー４の表面温度が著しく接近して
いることである。なお、第５図および第６図に示
す特性線において、ヒートアツプ時点以降は第７
図に示すように、通紙の繰り返しに起因するジグ
ザグ曲線Ｚの頂点温度の包絡線Ｅで示してある。 （発明の効果） かくして、この発明にかかる熱ローラーを組込
むことにより、従来の写真技術では到底得ること
ができなかつたような優秀な定着性をもち、活版
印刷にも匹敵するように鮮明な印像が用紙に強固
に結合した電子プリントが提供される一方、熱ロ
ーラーの表層の素材を適切に選択することによ
り、複写機等のヒートアツプ時間を著しく短縮す
ることが可能であり、従つて電子複写機等の性能
の向上に寄与するところが顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる熱ローラーを組込ん
だ電子複写機の一例の定着ローラーの断面図、第
２図は酸化ジルコニウムの輻射特性線図、第３図
は酸化チタンの輻射特性線図、第４図は酸化クロ
ームの輻射特性線図、第５図は試験成績における
熱ローラーおよび圧力ローラーの表面温度特性線
図、第６図は他の試験成績における熱ローラーお
よび圧力ローラーの表面温度特性線図、第７図は
第５図および第６図に示した温度特性線の表示方
法の説明図である。 １は芯金、２は接着剤層、３はローラー表層、
４は熱ローラー、５は圧力ローラー、６はトナー
印像、７は担体、８はヒーターである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヒーター８を軸設した中空筒状の芯金１に接
   着剤層２を介して非粘着材からなるローラー表層
   ３を形成し、圧力ローラー５との間を通過するト
   ナー印像６および担体７にヒーター８を熱源とし
   て与熱する電子複写機等の定着用熱ローラーにお
   いて、接着剤層２は遠赤外線輻射性物質を分散保
   有してなる熱ローラー。 ２ 遠赤外線輻射性物質が酸化金属からなる特許
   請求の範囲第１項記載の熱ローラー。 ３ 遠赤外線輻射性物質が酸化ジルコニウムから
   なる特許請求の範囲第１項記載の熱ローラー。 ４ ローラー表層３がシリコーンゴムからなる特
   許請求の範囲第３項記載の熱ローラー。 ５ ローラー表層３がポリテトラフルオロエチレ
   ンからなる特許請求の範囲第３項記載の熱ローラ
   ー。